PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG CẤP NƯỚC
CHƯƠNG 2. NGUỒN NƯỚC VÀ LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC
2.4. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC
Theo yêu cầu phải thiết kế hệ thống cấp nước cho khu kinh tế phục vụ cho cả khu dân cư và khu công nghiệp, đòi hỏi việc cấp nước phải đảm bảo tính liên tục và an toàn cao.
Do nhu cầu sử dụng nước của các khu dân cư, (gia đình, cơ quan, nhà hàng, khách sạn …) và các nhà máy sản xuất (chế biến thủy sản, thực phẩm, dệt nhuộm…) rất khác nhau trong các thời điểm của ngày, yêu cầu đặt ra là phải giải quyết được việc tự động ổn định áp suất trên đường ống nước cấp và tiết kiệm năng lượng cho hệ thống cấp nước.
Đối với các trạm bơm nước thông thường để đáp ứng nhu cầu cấp nước trong hệ thống luôn đủ, các bơm trong hệ thống khởi động trực tiếp và luôn làm việc liên tục ở chế độ đầy tải (tốc độ bơm cố định theo tần số điện lưới), nên khi nhu cầu sử dụng nước thay đổi bất thường liên tục thì các bơm không thể tắt mở liên tục theo được dẫn đến một số bất lợi là:
Áp lực nước trong hệ thống đôi khi tăng quá cao không cần thiết có thể gây nứt hoặc bể ống nước, đôi khi phải xả tràn hoặc điều chỉnh van để bảo vệ quá áp trong khi hệ thống bơm vẫn chạy tối đa tốc độ. Điều này làm giảm tuổi thọ cơ khí của hệ thống bơm và ống nước, gây thất thoát nước sạch và lãng phí năng lượng rất lớn.
Một giải pháp khác là xây dựng tháp có bể chứa nước trên cao, nước sạch được bơm lên bể chứa có giám sát mực nước, chống được hiện tượng quá áp do nước được xả tự nhiên đến nơi sử dụng nước.
Tuy nhiên giải pháp này gặp phải một số khó khăn như: chi phí xây dựng tháp nước rất cao, thời gian xây dựng và hoàn thành công trình mất nhiều thời gian, chiếm mặt bằng lớn vĩnh cửu, bể nước trên cao dể bị đóng rong rêu nhiểm khuẩn, chi phí bảo dưỡng, vệ sinh và an toàn tháp về lâu dài rất cao, tốc độ cấp nước thụ động, không đáp ứng kịp khi nhu cầu sử dụng tăng với lưu lượng nước cao hơn.
Để thỏa mãn những yêu cầu về cấp nước với áp suất không đổi trong công nghiệp cũng như dân dụng và giải quyết hiệu quả các vấn đề nêu trên lựa chọn sơ đồ cấp nước sử dụng bơm biến tần là phù hợp hơn cả.
Trong các sơ đồ trên, có thể thấy rằng sơ đồ 1 có đầy đủ các thành phần và phù hợp nhất cho các đô thị. Với việc áp dụng biến tần trong trạm bơm cấp 2 sẽ giúp tăng tính tự động hóa của hệ thống cấp nước, tăng hiệu quả cấp nước và giảm thất thoát nước sạch. Sơ đồ 2 vẫn có thể áp dụng, tuy nhiên sử dụng đài nước trong tương lai sẽ không còn là biện pháp thích hợp, sử dụng đài nước sẽ làm tăng chi phí xây dựng, tính cơ giới hóa, tự động hóa là không cao so với sơ đồ dùng biến tần.
Hệ thống cấp nước bao gồm các bộ phận đó là:
Công trình thu, trạm bơm cấp 1, trạm xử lý, bể chứa, trạm bơm cấp 2 dùng biến tần, mạng lưới cấp nước. Đây là hệ thống phù hợp với điều kiện của khu đô thị. Do có sự chênh lệch lớn giữa vị trí đặt công trình thu với trạm xử lý nên để tận dụng được áp lực và giảm chi phí xây dựng trạm bơm 1, ta quyết định lựa chọn phương pháp dẫn nước thô từ công trình thu trực tiếp về trạm xử lý.
Công trình thu có nhiệm vụ thu nước từ hồ Thủy Cam sau đó được dẫn bằng tuyến ống D450 dài 3km về trạm xử lý, nước sau xử lý được bơm vào bể chứa, trạm bơm cấp 2 làm nhiệm vụ bơm nước từ bể chứa đến mạng lưới, trong trạm bơm cấp 2 có trang bị biến tần để điều chỉnh lưu lượng bơm phù hợp với lưu lượng tiêu thụ ngoài mạng lưới.
2.4.1. Vị trí đặt công trình thu nước
+ Phương án 1: Vị trí lấy nước tại hồ Thủy Cam có công trình thu nằm cạnh đập điều tiết.
+ Ưu điểm:
- Nguồn nước hồ Thủy Cam có chất lượng khá tốt.
- Trữ lượng nước đảm bảo.
- Chất lượng nước tốt hơn.
- Vị trí này nằm trong quy hoạch nguồn nước cấp cho khu đô thị Chân Mây năm 2025.
+ Nhược điểm:
- Nằm gần đập nên phải có giải pháp thi công cho phù hợp, xin cấp phép của cơ quan quản lý hồ phức tạp.
- Cần có giải pháp liên kết ngay từ đầu với đơn vị thiết kế và thi công đập để đặt vị trí ống dẫn nước thô cho phù hợp.
+ Phương án 2: Vị trí lấy nước tại hồ Thủy Cam nằm xa đập điều tiết.
+ Ưu điểm:
- Trữ lượng nước đảm bảo.
- Vị trí này nằm trong quy hoạch nguồn nước cấp cho đô thị năm 2025.
+ Nhược điểm:
- Thi công công trình thu khó khăn, quản lý phức tạp.
- Chi phí đường ống áp lực tăng lên.
- Nước dễ bị nhiễm bẩn nhất là vào mùa mưa
Kết luận: Phương án 1mặc dù nằm gần đập đập điều tiết, tuy nhiên nguồn nước không bị ảnh hưởng của đất màu mỗi khi mưa gió. Địa chất công trình khu vực sườn núi xung quanh không ổn định. Đồng thời đối với phương án này sẽ tận dụng được áp lực, giảm chi phí đường ống áp lực. Qua phân tích về những ưu nhược điểm ở trên quyết định chọn phương án 1 làm phương án đặt công trình thu nước.
2.4.2. Vị trí đặt trạm xử lý nước
Trạm xử lý được bố trí trên đất của khu đô thị, nằm trong khu vực quy hoạch phát triển đến năm 2025 của khu đô thị, trạm xử lý cách công trình thu 3 (km) về phía Bắc, cách quốc lộ 1A khoảng 10m. Cao độ tại điểm đặt trạm xử lý là 3,50 (m). Vị trí trạm xử lý nằm gần nơi tiêu thụ có ưu điểm là giúp giảm tổn thất áp lực đi từ bơm cấp 2 đến mạng lưới, chi phí xây dựng cũng giảm đáng kể và tính an toàn khi vận hành sẽ cao hơn. Tuy nhiên ngoài ưu điểm giảm áp lực bơm của trạm bơm cấp 2 thì trạm xử lý đặt xa công trình thu cũng sẽ làm tăng áp lực bơm của trạm bơm cấp 1.
Do nguồn nước cách xa khu đô thị nên ta mạnh dạn đề xuất hai phương án vị trí đặt trạm xử lý.
Phương án 1: Trạm xử lý nằm gần công trình thu.
Ưu điểm:
+ Giảm tổn thất áp lực đi từ công trình thu đến trạm xử lý.
+ Chi phí xây dựng cũng giảm đáng kể và tính an toàn khi vận hành sẽ cao hơn.
Nhược điểm:
+ Nước sau khi xử lý dẫn về khu kinh tế trên một quãng đường dài sẽ dễ bị nhiễm bẩn trở lại làm ảnh hưởng đến chất lượng nước đã xử lý.
+ Tăng tổn thất áp lực từ trạm bơm cấp 2 đến mạng lưới.
+ Không tận dụng được áp lực tại nơi đặt công trình thu.
Phương án 2: Trạm xử lý nằm trên đất của khu đô thị (xa công trình thu).
Ưu điểm:
+ Giảm tổn thất áp lực từ trạm bơm cấp 2 đến mạng lưới.
+ Chất lượng nước sẽ không bị ảnh hưởng nhiều như trường hợp trạm xử lý đặt xa.
+ Nếu tính toán phù hợp vẫn tận dụng được áp lực tại nơi đặt công trình thu.
Nhược điểm: Làm tăng kích thước của tuyến ống dẫn nước thô từ công trình thu, tăng chí phí đầu tư ban đầu.
Tuy nhiên, sau khi so sánh hai phương án ta chọn phương án 2 làm phương án thiết kế.
Trạm xử lý được đặt tại phía Nam đô thị cạnh quốc lộ 1A hướng đi Đà Nẵng là phù hợp nhất bởi:
+ Có mặt bằng đủ rộng để có thể mở rộng nhà máy nước với công suất lớn hơn.
+ Không cần đền bù nhà dân do nằm trên đất quy hoạch cây xanh.
+ Đảm bảo các điều kiện về địa chất công trình, đảm bảo sự làm việc bền vững của công trình.
+ Phù hợp với quy hoạch phát triển của đô thị, có khả năng phát triển mở rộng.
+ Thuận lợi cho giao thông đi lại, đảm bảo chuyên chở vật liệu, thiết bị máy móc dễ dàng, phục vụ tốt công tác thi công và quản lý vận hành.